ūüá™ūüáł QSig: explorando las oportunidades de la criptograf√≠a cu√°ntica

Un nuevo evento que re√ļne a destacados acad√©micos e investigadores para construir un entendimiento compartido en una nueva era de la computaci√≥n

QSig: exploring opportunities in quantum cryptography

La Universidad de Edimburgo acoger√° el 26 de enero de 2024 el QSig - un novedoso evento de investigaci√≥n que reunir√° a acad√©micos y expertos de la industria para explorar un campo apasionante y en desarrollo de la inform√°tica. El evento, que contar√° entre sus asistentes con el cient√≠fico jefe del IOG el profesor Aggelos Kiayias y el de la Fundaci√≥n Ethereum Justin Drake, se centrar√° en las aplicaciones de la inform√°tica cu√°ntica a la criptograf√≠a, la ciencia del blockchain y la tecnolog√≠a financiera. QSig se inspira en los recientes descubrimientos de novedosas primitivas criptogr√°ficas habilitadas espec√≠ficamente por las tecnolog√≠as cu√°nticas. Entre otras aplicaciones apasionantes, estas abordan retos de larga data en el dise√Īo y la seguridad del blockchain.

Inicialmente, la computaci√≥n cu√°ntica se reconoci√≥ como una ciencia para estudiar sistemas cu√°nticos complejos mediante simulaci√≥n. El concepto era que los ordenadores cu√°nticos sustentar√≠an una ciencia de la simulaci√≥n cu√°ntica, similar a la teor√≠a y la pr√°ctica de gran √©xito de la simulaci√≥n cl√°sica (es decir, no cu√°ntica). No obstante, un avance inesperado realizado por Peter Shor en 1994 estableci√≥ que la computaci√≥n cu√°ntica - cuando finalmente se haga realidad - ofrecer√° una extraordinaria ventaja sobre los problemas computacionales puramente cl√°sicos que surgen en la teor√≠a de n√ļmeros. Una consecuencia bien conocida es que los ordenadores cu√°nticos escalables romper√°n muchos de nuestros actuales caballos de batalla criptogr√°ficos, como el cifrado RSA y las firmas DSA.

Un nutrido caudal de investigación

La investigaci√≥n de las √ļltimas d√©cadas ha revelado una relaci√≥n a√ļn m√°s rica entre la computaci√≥n cu√°ntica y la criptograf√≠a de lo que suger√≠an estos primeros resultados. Una avalancha de desarrollos recientes en el campo de los protocolos mejorados cu√°nticamente ha propuesto nuevas y emocionantes formas en las que las tecnolog√≠as financieras pueden beneficiarse potencialmente de la tecnolog√≠a cu√°ntica.

En concreto, ahora comprendemos que existen primitivas criptogr√°ficas naturales que son sencillamente imposibles de construir en el entorno cl√°sico, pero que la computaci√≥n cu√°ntica permite de forma espectacular. Entre ellas se encuentran los esquemas de distribuci√≥n de claves cu√°nticas perfectamente seguros, las t√©cnicas de cifrado que permiten a un destinatario ‚Äúdemostrar que ha borrado un texto cifrado‚ÄĚ y los esquemas de firma de un solo paso con claves privadas que se ‚Äúautodestruyen‚ÄĚ. Esencial para estos nuevos y notables mecanismos es un aspecto poco intuitivo pero fundamental de la f√≠sica cu√°ntica, que afirma que, en general, los estados cu√°nticos no pueden duplicarse. A un nivel m√°s abstracto, este ‚Äúteorema de no clonaci√≥n‚ÄĚ articula una sorprendente diferencia entre la informaci√≥n cl√°sica y la cu√°ntica. El sencillo acto de copiar informaci√≥n, que es trivial en el entorno cl√°sico, est√° prohibido por las leyes f√≠sicas b√°sicas que rigen los estados cu√°nticos.

Para resaltar la relevancia de estas nuevas herramientas criptogr√°ficas en el contexto de la ciencia del blockchain, volvamos al tercer ejemplo mencionado anteriormente: los esquemas de firma ‚Äėone-shot‚Äô. En principio, estos esquemas de firma cu√°ntica abordan de forma exhaustiva la amenaza bien estudiada de los ataques de largo alcance en blockchains de proof-of-stake con un magn√≠fico dispositivo algor√≠tmico. Cada acto de firma de un mensaje destruye la clave (cu√°ntica) utilizada para generar la firma (cl√°sica), al tiempo que genera una clave (cu√°ntica) fresca para firmar el siguiente mensaje. Adem√°s, mientras que la clave fresca puede utilizarse para una firma futura, no puede utilizarse para recuperar claves antiguas. Los lectores reconocer√°n esto como una realizaci√≥n ideal de la noci√≥n cl√°sica de ‚Äúseguridad hacia adelante‚ÄĚ, que exige una evoluci√≥n peri√≥dica de las claves (cl√°sicas) con el requisito expl√≠cito de que se borren las claves caducadas. Esto garantiza que los mensajes antiguos no puedan revisarse y firmarse, aunque se revelen las claves futuras. En este sentido, las firmas ‚Äėone-shot‚Äô capitalizan la teor√≠a de la informaci√≥n cu√°ntica para producir firmas seguras hacia adelante que no requieren ninguna suposici√≥n de borrado adicional.

Exploración y optimización

El potencial de este nuevo g√©nero de herramientas criptogr√°ficas se complica por el impredecible calendario de desarrollo de una inform√°tica y comunicaci√≥n cu√°nticas robustas y escalables. A pesar de los impresionantes avances en ingenier√≠a, podemos esperar que los dispositivos cu√°nticos disponibles a corto plazo muestren delicadas compensaciones en t√©rminos de tama√Īo de memoria, duraci√≥n del c√°lculo, tiempos de almacenamiento y precisi√≥n. Estas consideraciones exigen una dimensi√≥n adicional de exploraci√≥n y optimizaci√≥n por parte de las nuevas construcciones criptogr√°ficas. En particular, es probable que las preocupaciones por la eficiencia, espec√≠ficamente las relacionadas con los aspectos computacionales que requieren los dispositivos cu√°nticos, desempe√Īen un papel m√°s amplio a la hora de determinar la viabilidad pr√°ctica. Desde esta perspectiva, las firmas de un solo disparo tienen otra caracter√≠stica destacable: mientras que la firma y el almacenamiento de claves requieren un ordenador cu√°ntico, las propias firmas son mensajes puramente cl√°sicos verificables por medios puramente cl√°sicos.

En definitiva, QSig explorar√° el poder de la criptograf√≠a cu√°ntica, las perspectivas y los retos que plantean los dispositivos cu√°nticos a medio plazo, y la relevancia directa de √©stos para la ciencia del blockchain y la tecnolog√≠a financiera. ¬ŅEl objetivo? Contribuir a la investigaci√≥n futura que, en √ļltima instancia, resolver√° las cuestiones pendientes antes de que las tecnolog√≠as financieras mejoradas por la cu√°ntica se conviertan en una realidad.

El evento QSig (patrocinado por Input Output, la Fundación Cardano y la Fundación Ethereum) tendrá lugar el 26 de enero de 2024. Para más información sobre el evento, también puede ver este vídeo reciente de Charles Hoskinson.


Traducci√≥n al espa√Īol de ‚ÄúQSig: exploring opportunities in quantum cryptography‚ÄĚ, escrito por el profesor Alexander Russell, Especialista en Investigaci√≥n [invitado de IOG], en enero 18 de 2024.


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